第08章 多元函数积分学.ppt

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例9 交换二次积分 的积分次序. 解 所给积分由两部分组成,设它们的积分区域分别为D1与D2.先依给定的积分限将积分区域用不等式表示为: 转换为先对y积分,后对x积分,作平 行于y轴的直线与区域D相交,得下限 为y = x,上限为y=2–x,因此 在D中 , 例 计算 ,其中D为y=x-4 和y2=2 x 所围成的区域 解 先对x积分 与极角等于 和 的两条 这个小区域近似地看作是边长为 和 的小矩形,所以它的面积 二、二重积分在极坐标下的计算 若点M在直角坐标系中坐标为(x,y),在极坐标系中坐标为 ,则有如下关系: 设 是由半径为 和 的两个圆弧 因此,在极坐标系中 在极坐标系中, 我们用R=常数 =常数 来分割区域D. 射线所围成的小区域. 于是得到二重积分在极坐标系中的表达式为 这就是二重积分的变量从直角坐标变换为极坐标的变换公式. 也可以写成 此式区域D左端的边界的曲线方程应利用直角坐标表示,右端的边界曲线方程应用极坐标表示. 通常把极坐标系下的二重积分分为以下三种情况: 1.若极点在区域D之外, 从而有 即 2.极点位于区域D的边界上 即 从而有 3. 极点在区域D的内部, 则有 另外,如图所示情况,即 即D: 对一般的二重积分,如果积分区域D为圆形、半圆形、圆环形、扇形域等,或被积函数中含有f (x2+y2) 的形式,利用极坐标常能简化积分计算. 1.将直角坐标系下的二重积分转化为极坐标系下的二重积分 (1) 将 代入被积函数. (2) 将区域D的边界曲线换为极坐标系下的表达式,确定相应的积分限. (3) 将面积元dxdy换为 . 2.将极坐标系下的二重积分转化为直角坐标系下的二重积分步骤与1相似,只需依反方向进行. 例11 计算二重积分 区域D为由x2+y2-2y=0及x=0围成的第一象限内的区域. 解 区域D如图所示 令 代换,可得极坐标表达式 此时D可以表示为 这属于第二种类型,于是 原式 例 计算二重积分 ,其中D由圆周 ( a 为大于 0 的常数) 所围成的闭区域. 解 积分区域如图所示,令 得圆周方程为 ,所以积分区域D为 于是由极点位于区域内的积分公式 计算二重积分 , 其中D为圆环 解积分区域如图所示,令 可得圆环的极坐标表示为 于是 例 前页 结束 后页 8.1 二重积分的概念与性质8.2 二重积分的计算 第8章 多元函数积分学 结束 若有一个柱体,它的底是Oxy平面上的闭区域D, 它的侧面是以D 的边界曲线为准 线,且母线平行于z轴的柱面, 它的顶是曲面z=f(x,y), 设 f(x,y)≥0为D上的连续函数. 我们称这个柱体为曲顶柱体. 引例1 曲顶柱体的体积. 8.1.1 二重积分的概念 8.1 二重积分的概念与性质 现在来求这个曲顶柱体的体积. 其中 既表示第i个小块,也表示第i个小块的面积. (2)近似 记 为 的直径 (即 表示 中任意两点间距 离的最大值),在 中任取一 点 ,以 为高而底 为 的平顶柱体体积为 解 (1)分割 用两组曲线把区域D任意分割成n个小块: 此为小曲顶柱体体积的近似值 Δσi (4) 取极限 记 ,若极限 存在,则它即为所求曲顶柱体的体积. (3) 求和 把所有小平顶柱体的体积加起来,得到曲 顶柱体体积的近似值为 1.二重积分的定义 定义 设f (x,y)是定义在闭区域D上的有界函数.

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